三坐标机械手广泛应用于码垛、点胶、喷漆、模具抓取等工业领域,目前对三坐标机械手的操作方式多为示教盒示教,在实现复杂运动轨迹的场合中,这种操作方式显然繁琐、低效率。本文提出并实现了通过直接示教的方式示教机械手运动轨迹,实时获取机械手的轨迹路径信息,接着对轨迹点数据处理,通过研究机械手轨迹规划和速度规划控制算法,实现了高度再现机械手运行轨迹。本文主要研究内容有:(1)根据三坐标机械手示教系统的需求分析和性能要求,从整体结构、任务分配、状态设计、通信设计和控制算法五个方面详细介绍了整体方案设计。并采用“示教器+脉冲型伺服运动控制器+伺服驱动系统”的控制架构。(2)重点研究了示教系统的轨迹规划和速度规划问题,研究三坐标机械手在空间中的插补算法,其中包括空间直线插补算法和空间圆弧插补算法,并仿真验证算法的有效性。分析了常见加减速算法模型的优缺点,对传统的S型曲线加减速算法进行改进,轨迹段内速度规划引入改进的S型曲线加减速算法,段间速度规划结合前瞻的思想,求解段间衔接速度,解决了连续轨迹段速度规划问题。(3)在直接示教中出现的轨迹抖动和冗余轨迹点,分别研究平均值滤波算法和道格拉斯普克算法进行轨迹点数据处理,实现程序编写,并通过实验验证得出两种算法在示教轨迹优化方面有良好的效果。(4)首先搭建三坐标机械手示教系统的实验平台,介绍了本系统的总体控制架构、伺服驱动器设置与接线和程序烧录接口;然后设计图形化界面,实现上下位机数据传输通讯程序,最后设计系统的示教过程:归零操作、示教操作、保存参数操作、再现操作,并完成相应的程序设计。